Undergrunden i Guldborgsund Kommune består af skrivekridt, der blev aflejret i et 100 m dybt hav, som dækkede Danmark for mere end 66 mio. år siden. Dybden ned til skrivekridtet varierer fra at ligge tæt ved overfladen i den nordlige del af kommunen (5‑10 m), mens den i den sydlige del af kommunen er omkring 50 m. Her optræder desuden en række nordvest-sydøstgående forkastninger, hvor der på toppen af nedsunkne jordlag findes fedt, grønligt og sort, svagt kalkholdigt paleocænt ler. Forekomsten af dette ler fortsætter ud i Femern Bælt. Forkastningerne kan følges fra det sydlige Falster op til det nordøstlige Lolland, hvor retningen af forkastningerne afspejles i morfologien, især markant i Sakskøbing Fjord-Flintinge Å-linjen.
Moræneler dominerer overfladelagene i kommunen, men smeltevandssand og -grus findes stedvis i overfladen. Begravede dale med op til 50 m tykke istidslag forekommer. Fra den sidste istid (Weichsel) kendes fire isfremstød med aflejring af moræneler og mellemliggende ler- og sandlag fra isfri perioder. Det isfri, arktiske landskab var domineret af søer og floder med udbredt plantevækst. Disse lag kan ses i flere klinter langs Falsters østkyst som ved Korselitse og Gedser Odde.
På Falster kendes fra senglacialtid søaflejringer af ler, gytje og kalkgytje, som er blottet i klinten ved Gedser Odde. På Lolland findes tilsvarende aflejringer nær Grænge i Flintinge Ådals moser. Ferskvandsaflejringer fra postglacialtid kendes i disse områder desuden som tørv. Postglaciale havaflejringer af sand med strandvolde findes mange steder langs kysterne i Guldborg Sund samt bag den store tidligere revle øst for Væggerløse randmoræne ved Bøtø Nor. Flyvesand forekommer flere steder på Falsters østkyst, især ved Bøtø Nor. Grundvand pumpes overvejende op fra skrivekridt og smeltevandssand og -grus.
